dSPIC là gì

Trong bài viết này Điện Tử Tương Lai sẽ giới thiệu về dsPIC cũng như tìm hiểu thêm về các tính năng của bộ điều khiển tín hiệu số này. Vào năm 2001, Microchip đã giới thiệu dòng chip dsPIC, sau này đã thâm nhập vào sản xuất hàng loạt. Chúng là bộ vi điều khiển 16 bit đầu tiên của Microchip. Nó được hỗ trợ bởi mã nhúng. Ngoài ra, thiết bị dsPIC còn bao gồm xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP). dsPIC là bộ vi điều khiển 16 bit có hiệu suất cao và tốc độ tính toán cao của bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP). Nó cũng dùng để điều hòa tín hiệu. Có một số tính năng và cơ sở điều khiển động cơ và thiết bị ngoại vi trong dsPIC phù hợpi cho các ứng dụng điều khiển và xử lý tín hiệu.

Giới thiệu về dSPIC dựa trên DSC (Bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số)

Bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số là một chip đơn kết hợp hoàn hảo các tính năng điều khiển của Bộ vi điều khiển (MCU) với khả năng tính toán và thông lượng của Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) chỉ trong một lõi duy nhất. DsPICR DSC của Microchip cung cấp mọi thứ từ MCU 16 bit như: xử lý ngắt phức tạp, nhanh chóng và linh hoạt; một loạt các chức năng ngoại vi analog và kỹ thuật số; tùy chọn xung nhịp linh hoạt; quản lý nguồn; bảo vệ suy giảm nguồn; khởi động lại nguồn; mô phỏng thời gian thực toàn tốc độ; mã bảo mật; bộ định thời watchdog và các giải pháp gỡ lỗi trong mạch toàn tốc độ.

Bằng cách bổ sung các khả năng DSP vào MCU 16 bit hiệu suất cao. DsPIC30F là bộ xử lý 16 bit tiên tiến cung cấp khả năng DSP chính xác với các thông số điều khiển thời gian thực cơ bản của một bộ vi điều khiển. Các tính năng quản lý điện năng được kết hợp với một công cụ DSP đầy đủ tính năng. MAC 16 × 16 chu kỳ đơn, bộ tích lũy 40 bit kép, tìm nạp toán hạng kép, bộ dịch chuyển barrel 40 bit và vòng lặp zero-overhead là một trong những thuộc tính khiến đây là một DSC rất hữu hiệu.

Các tính năng đặc biệt của vi điều khiển dspic

Flash linh hoạt: dsPIC30F và dsPIC33F đều sử dụng bộ nhớ Flash linh hoạt và an toàn. DsPIC DSC Flash được sử dụng để lưu trữ các chương trình hoặc bảng dữ liệu. Tất cả các DSC dsPIC đều có thể tự lập trình flash trong một sản phẩm hoàn chỉnh.

Thêm DSP: Việc thêm một chip DSP trong hệ thống dựa trên MCU hiện tại rất phức tạp và tốn kém. DsPIC30F và dsPIC33F được thiết kế để giống như MCU. Việc thêm các chức năng DSP trong bộ điều khiển quen thuộc có thể dễ dàng hơn.

MCU 16-bit mạnh mẽ: Họ dsPIC30F và dsPIC33F của bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số (DSC) thực hiện hầu hết các lệnh trong 1 chu kỳ. Nó kết hợp thông lượng lệnh cao với các khả năng DSP, chẳng hạn như không vòng lặp zero overhead và nhân 16 bit chu kỳ đơn.

Kiến trúc của vi điều khiển dspic

Bộ xử lý dsPIC (DSP) sử dụng kiến trúc Harvard với các bus bộ nhớ dữ liệu và chương trình riêng biệt, như trong hình. 

Các bus dữ liệu và chương trình riêng biệt

  Đây là một khả năng của kiến trúc Harvard cho phép dữ liệu có kích thước khác nhau (16 bit) và các từ lệnh (24 bit). Thiết kế này cải thiện hiệu quả của tập lệnh. Nó cũng cho phép xử lý nhanh hơn vì bộ xử lý dsPIC (DSP) có thể tìm nạp trước lệnh tiếp theo từ bộ nhớ chương trình trong khi nó đang thực hiện lệnh hiện tại truy cập RAM dữ liệu.

Bộ nhớ chương trình và bộ đếm chương trình của dspic

Bộ đếm chương trình (PC) rộng 24 bit và nó giải quyết tối đa 4M x 24 bit không gian bộ nhớ chương trình người dùng. Bộ đếm chương trình có thể tăng lên 2 cho mỗi lệnh 24 bit, điều này làm cho việc định địa chỉ dữ liệu 16 bit được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình trở nên đơn giản hơn. Không gian bộ nhớ chương trình chứa các bảng vector ngắt, vị trí đặt lại, EEPROM dữ liệu, bộ nhớ chương trình người dùng và bộ nhớ cấu hình.

Bộ xử lý bắt đầu một chương trình từ vị trí Đặt lại 0x000000. Bộ nhớ chương trình cho mã bắt đầu sau bảng vectơ tại địa chỉ 0x100.

Nó phải được người dùng lập trình với lệnh GOTO. Các lệnh GOTO tại vị trí Reset luôn được tuân theo bởi Bảng vector ngắt. Vòng lặp chương trình được hoàn thành với over head ít nhất với DO và REPEAT

Lệnh: các thuộc tính này làm cho các thuật toán DSP lặp đi lặp lại rất hiệu quả trong khi vẫn duy trì để xử lý các sự kiện thời gian thực.

Chế độ địa chỉ dữ liệu của dspic

CPU hỗ trợ các chế độ Relative, Memory Direct, Literal, Register Direct và Register Indirect Addressing. Mỗi lệnh địa chỉ bộ nhớ dữ liệu có thể sử dụng một số chế độ địa chỉ có sẵn và gần như 6 chế độ địa chỉ có sẵn để hỗ trợ mỗi lệnh. Các thanh ghi làm việc được sử dụng như các con trỏ địa chỉ cho các chế độ địa chỉ gián tiếp. Chúng có thể được sửa đổi hoặc tăng dần và được sử dụng như các con trỏ trong cùng một lệnh.

Động cơ DSP

Các tính năng của động cơ DSP là tốc độ cao, hệ số nhân, điểm cố định 17 bit x 17 bit, ALU 40 bit (đơn vị logic số học), bộ dịch chuyển barrel hai chiều 40 bit và hai bộ tích lũy bão hòa 40 bit. Trong đó, bộ dịch chuyển barrel có khả năng dịch chuyển giá trị 40 bit lên đến 15 bit sang phải hoặc có thể lên đến 16 bit sang trái, trong một chu kỳ duy nhất. Các lệnh DSP hoạt động với tất cả các lệnh khác một cách liền mạch. MAC và các lệnh liên quan khác đồng thời lấy hai toán hạng dữ liệu từ bộ nhớ tại thời điểm nhân hai thanh ghi W.

Thiết bị ngoại vi của vi điều khiển dspic

Các thiết bị này (dsPIC) có thể sử dụng được với nhiều loại thiết bị ngoại vi. Các thiết bị ngoại vi chính bao gồm:

Cổng I / O: Bộ chuyển đổi A / D 10 bit hoặc 12 bit

So sánh đầu ra / PWM: I2C.

Bộ định thời UART

Đầu vào Capture: SPI

PWM điều khiển động cơ: Giao diện chuyển đổi dữ liệu (CODEC)

Vùng điều khiển (CAN): Bộ mã hóa cầu phương mạng 

Ngắt của vi điều khiển dspic

DsPIC30F có hệ thống ngắt vector. Mỗi ngắt có vector riêng và có thể được ấn định một trong bảy mức ưu tiên. Mỗi vector ngắt chứa địa chỉ bắt đầu rộng 24 bit của Quy trình ngắt (ISR). Độ trễ mục nhập và trả về ngắt luôn cung cấp thời gian xác định cho các ứng dụng thời gian thực và cố định. Bảng vector ngắt (IVT) tồn tại trong bộ nhớ chương trình. Bảng vector ngắt (IVT) chứa 62 vector chứa tối đa 8 vector bẫy lỗi có thể không đánh dấu và tối đa 55 nguồn ngắt.